Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 143 im Binärsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 143 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

143 = 128 + 15
= 128 + 8 + 7
= 128 + 8 + 4 + 3
= 128 + 8 + 4 + 2 + 1

= 1⋅128 + 0⋅64 + 0⋅32 + 0⋅16 + 1⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 143 = (1000.1111)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (1111.1010)2 im Dezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(1111.1010)2 = 0⋅1 + 1⋅2 + 0⋅4 + 1⋅8 + 1⋅16 + 1⋅32 + 1⋅64 + 1⋅128= 250

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1111.1010)2 = 250

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 175 und 150.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

175
= 5 ⋅ 35
= 5 ⋅ 5 ⋅ 7

150
= 2 ⋅ 75
= 2 ⋅ 3 ⋅ 25
= 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 5

Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:

5 ⋅ 5(die 5 kommt sowohl in 175 als auch 150 insgesamt 2 mal vor)

Da 5 ⋅ 5 = 25 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 25 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.

Unser größter gemeinsamer Teiler von 175 und 150 ist somit :
ggT(175,150) = 25

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 45 und 36.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

45
= 3 ⋅ 15
= 3 ⋅ 3 ⋅ 5

36
= 2 ⋅ 18
= 2 ⋅ 2 ⋅ 9
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3

Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2(die 2 kommt in 36 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3(die 3 kommt in 45 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt in 45 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5 = 180 sind nun alle Primteiler von 45 und alle Primteiler von 36 enthalten. Also ist 180 ein Vielfaches von 45 und 36. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 45 oder 36 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 45 und 36 ist somit :
kgV(45,36) = 180

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 252 und 99.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 252 und 99

=>252 = 2⋅99 + 54
=>99 = 1⋅54 + 45
=>54 = 1⋅45 + 9
=>45 = 5⋅9 + 0

also gilt: ggt(252,99)=9

Dezimal und Hexdezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (1.1101)2 sowohl im Dezimal- als auch im Hexdezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(1.1101)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 1⋅4 + 1⋅8 + 1⋅16= 29

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1.1101)2 = 29

Als Hexadezimalzahl

Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:

(1)2 = 1⋅1 = 1 = (1)16

(1101)2 = 1⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = 13 = (D)16

Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1.1101)2 = (1D)16

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Bestimme alle Teiler von 56 an:

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Wir suchen alle Teiler von 56. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 56 ist, teilen wir 56 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 56 ergeben).

Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.

1 ist Teiler von 56, denn 56 = 1 ⋅ 56, also ist auch 56 ein Teiler.

2 ist Teiler von 56, denn 56 = 2 ⋅ 28, also ist auch 28 ein Teiler.

3 ist kein Teiler von 56, denn 56 = 3 ⋅ 18 + 2.

4 ist Teiler von 56, denn 56 = 4 ⋅ 14, also ist auch 14 ein Teiler.

5 ist kein Teiler von 56, denn 56 = 5 ⋅ 11 + 1.

6 ist kein Teiler von 56, denn 56 = 6 ⋅ 9 + 2.

7 ist Teiler von 56, denn 56 = 7 ⋅ 8, also ist auch 8 ein Teiler.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil wir ja bereits 8 bei den größeren Teiler drin haben, also kann es jetzt keine weiteren (kleine) Teiler mehr geben.

Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 56:
1, 2, 4, 7, 8, 14, 28, 56

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 14⬜8 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.

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Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜8.

Da an der letzten Stelle eine 8 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 08, 28, 48, 68, 88 durch 4 teilbar sind).

Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.

0: Dann wäre die Zahl 1408, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 0 + 8 = 13, also nicht durch 3 teilbar.

2: Dann wäre die Zahl 1428, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 2 + 8 = 15, also durch 3 teilbar.

4: Dann wäre die Zahl 1448, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 4 + 8 = 17, also nicht durch 3 teilbar.

6: Dann wäre die Zahl 1468, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 6 + 8 = 19, also nicht durch 3 teilbar.

8: Dann wäre die Zahl 1488, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 8 + 8 = 21, also durch 3 teilbar.

Die möglichen Ziffern sind also 2 und 8.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 52 als Summe von zwei Primzahlen:

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 52 bilden:

2 + 50 = 52, dabei ist 50 aber keine Primzahl

3 + 49 = 52, dabei ist 49 aber keine Primzahl

5 + 47 = 52, dabei ist 47 auch eine Primzahl

5 und 47 wären also zwei Primzahlen mit 5 + 47 = 52

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 100 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 100 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

100
= 2 ⋅ 50
= 2 ⋅ 2 ⋅ 25
= 2 ⋅ 2 ⋅ 5 ⋅ 5